课时分层作业(二十四)
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.若实数k满足0<k<5,则曲线-=1与曲线-=1的( )
A.实半轴长相等 B.虚半轴相等
C.离心率相等 D.焦距相等
2.若a>1,则双曲线-y2=1的离心率的取值范围是( )
A.(,+∞) B.(,2)
C.(1,) D.(1,2)
3.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦距为10,点P(2,1)在C的渐近线上,则双曲线C的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
4.过双曲线-=1的右焦点F2作垂直于实轴的弦PQ,F1是左焦点,若∠PF1Q=90°,则双曲线的离心率是( )
A. B.1+
C.2+ D.3-
5.已知双曲线C:-y2=1,O为坐标原点,F为C的右焦点,过F的直线与C的两条渐近线的交点分别为M,N.若△OMN为直角三角形,则|MN|=( )
A. B.3
C.2 D.4
二、填空题
6.(一题两空)若双曲线x2-=1的离心率为,则实数m=________,渐近线方程是________.
7.以y=±x为渐近线且经过点(2,0)的双曲线方程为________.
8.已知双曲线过点(4,),且渐近线方程为y=±x,则该双曲线的标准方程为________.
三、解答题
9.求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1)一个焦点为(0,13),且离心率为;
(2)渐近线方程为y=±x,且经过点A(2,-3).
10.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一个焦点是F(2,0),离心率e=2.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若斜率为1的直线l与双曲线C交于两个不同的点M,N,线段MN的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为4,求直线l的方程.
11.(多选题)关于双曲线C1:4x2-9y2=-36与双曲线C2:4x2-9y2=36的说法正确的是( )
A.有相同的焦点
B.有相同的焦距
C.有相同的离心率
D.有相同的渐近线
12.设双曲线-=1(b>a>0)的半焦距为c,且直线l过(a,0)和(0,b)两点,已知原点到直线l的距离为,则双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.2
13.(一题两空)已知椭圆+=1与双曲线-y2=1的公共焦点为左焦点F1,右焦点F2,点P是两条曲线在第一象限内的一个公共点,则|PF1|=________,cos∠F1PF2的值为________.
14.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,若过点F且倾斜角为60°的直线l与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线的离心率e的取值范围是________.
15.已知椭圆C1:+y2=1的左右顶点是双曲线C2:-=1的顶点,且椭圆C1的上顶点到双曲线C2的渐近线的距离为.
(1)求双曲线C2的方程;
(2)若直线与C1相交于M1,M2两点,与C2相交于Q1,Q2两点,且·=-5,求|M1M2|的取值范围.
课时分层作业(二十四) 答案
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.若实数k满足0<k<5,则曲线-=1与曲线-=1的( )
A.实半轴长相等 B.虚半轴相等
C.离心率相等 D.焦距相等
D [由于16+(5-k)=(16-k)+5,所以焦距相等.]
2.若a>1,则双曲线-y2=1的离心率的取值范围是( )
A.(,+∞) B.(,2)
C.(1,) D.(1,2)
C [由题意得双曲线的离心率e=.
即e2==1+.
∵a>1,∴0<<1,∴1<1+<2,
∴1<e<.故选C.]
3.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦距为10,点P(2,1)在C的渐近线上,则双曲线C的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
A [双曲线C的渐近线方程为-=0,又点P(2,1)在C的渐近线上,所以-=0,即a2=4b2 ①.
又a2+b2=c2=25 ②.
由①②,得b2=5,a2=20,所以双曲线C的方程为-=1,故选A.]
4.过双曲线-=1的右焦点F2作垂直于实轴的弦PQ,F1是左焦点,若∠PF1Q=90°,则双曲线的离心率是( )
A. B.1+
C.2+ D.3-
B [因为|PF2|=|F2F1|, P点满足-=1,∴y=,
∴2c=,即2ac=b2=c2-a2,∴2=e-,又e>0,故e=1+.]
5.已知双曲线C:-y2=1,O为坐标原点,F为C的右焦点,过F的直线与C的两条渐近线的交点分别为M,N.若△OMN为直角三角形,则|MN|=( )
A. B.3
C.2 D.4
B [根据题意,可知其渐近线的斜率为±,且右焦点为F(2,0),从而得到∠FON=30°,所以直线MN的倾斜角为60°或120°,
根据双曲线的对称性,设其倾斜角为60°,
可以得出直线MN的方程为y=(x-2),
分别与两条渐近线y=x和y=-x联立,
求得M(3,) ,N,
所以|MN|==3.]
二、填空题
6.(一题两空)若双曲线x2-=1的离心率为,则实数m=________,渐近线方程是________.
2 y=±x [a2=1,b2=m,e2===1+m=3,m=2.渐近线方程是y=±x=±x.]
7.以y=±x为渐近线且经过点(2,0)的双曲线方程为________.
-=1 [以y=±x为渐近线的双曲线为等轴双曲线,方程可设为x2-y2=λ(λ≠0),代入点(2,0)得λ=4,∴x2-y2=4,即-=1.]
8.已知双曲线过点(4,),且渐近线方程为y=±x,则该双曲线的标准方程为________.
-y2=1 [法一:∵双曲线的渐近线方程为y=±x,
∴可设双曲线的方程为x2-4y2=λ(λ≠0).
∵双曲线过点(4,),∴λ=16-4×()2=4,
∴双曲线的标准方程为-y2=1.
法二:∵渐近线y=x过点(4,2),而<2,
∴点(4,)在渐近线y=x的下方,
在y=-x的上方(如图).
∴双曲线的焦点在x轴上,故可设双曲线方程为-=1(a>0,b>0).
由已知条件可得
解得
∴双曲线的标准方程为-y2=1.]
三、解答题
9.求满足下列条件的双曲线的标准方程:
(1)一个焦点为(0,13),且离心率为;
(2)渐近线方程为y=±x,且经过点A(2,-3).
[解] (1)由题意知双曲线的焦点在y轴上,且c=13,
因为=,所以a=5,b==12.
故所求双曲线的标准方程为-=1.
(2)法一:因为双曲线的渐近线方程为y=±x,
若焦点在x轴上,设所求双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),则= ①.
因为点A(2,-3)在双曲线上,所以-=1 ②.
联立①②,无解.
若焦点在y轴上,设所求双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),
则=. ③
∵A(2,-3)在双曲线上,∴-=1. ④
由③④联立,解得a2=8,b2=32.
∴所求双曲线的标准方程为-=1.
法二:由双曲线的渐近线方程为y=±x,
可设双曲线方程为-y2=λ(λ≠0),
∵A(2,-3)在双曲线上,
∴-(-3)2=λ,即λ=-8.
∴所求双曲线的标准方程为-=1.
10.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一个焦点是F(2,0),离心率e=2.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若斜率为1的直线l与双曲线C交于两个不同的点M,N,线段MN的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为4,求直线l的方程.
[解] (1)由已知得c=2,e=2,所以a=1,b=.
所以所求双曲线方程为x2-=1.
(2)设直线l的方程为y=x+m,点M(x1,y1),N(x2,y2).
联立整理得2x2-2mx-m2-3=0.(*)
设MN的中点为(x0,y0),则x0==,y0=x0+m=,所以线段MN垂直平分线的方程为
y-=-,即x+y-2m=0,
与坐标轴的交点分别为(0,2m),(2m,0),
可得|2m|·|2m|=4,得m2=2,m=±,此时(*)的判别式Δ>0,故直线l的方程为y=x±.
11.(多选题)关于双曲线C1:4x2-9y2=-36与双曲线C2:4x2-9y2=36的说法正确的是( )
A.有相同的焦点
B.有相同的焦距
C.有相同的离心率
D.有相同的渐近线
BD [两方程均化为标准方程为-=1和-=1,这里均有c2=4+9=13,所以有相同的焦距,而焦点一个在x轴上,另一个在y轴上,所以A错误,B正确;又两方程的渐近线均为y=±x,故D正确.C1的离心率e=,C2的离心率e=,故C错误.]
12.设双曲线-=1(b>a>0)的半焦距为c,且直线l过(a,0)和(0,b)两点,已知原点到直线l的距离为,则双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.2
D [直线l的方程为+=1,即bx+ay-ab=0,原点到直线l的距离d===c,
即ab=c2,所以a2(c2-a2)=c4.
整理得3e4-16e2+16=0,解得e2=4或e2=,
又b>a>0,所以e2=1+>2,故e=2.]
13.(一题两空)已知椭圆+=1与双曲线-y2=1的公共焦点为左焦点F1,右焦点F2,点P是两条曲线在第一象限内的一个公共点,则|PF1|=________,cos∠F1PF2的值为________.
+ [因为F1,F2分别为左、右焦点,点P在第一象限,由椭圆与双曲线的定义可得
解得
又|F1F2|=4,所以由余弦定理得cos∠F1PF2==.]
14.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,若过点F且倾斜角为60°的直线l与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线的离心率e的取值范围是________.
[2,+∞) [由题意,知≥,则≥3,所以c2-a2≥3a2,即c2≥4a2,所以e2=≥4,所以e≥2.]
15.已知椭圆C1:+y2=1的左右顶点是双曲线C2:-=1的顶点,且椭圆C1的上顶点到双曲线C2的渐近线的距离为.
(1)求双曲线C2的方程;
(2)若直线与C1相交于M1,M2两点,与C2相交于Q1,Q2两点,且·=-5,求|M1M2|的取值范围.
[解] (1)由椭圆C1:+y2=1的左右顶点为(-,0),(,0),可得a2=3,又椭圆C1的上顶点(0,1)到双曲线C2的渐近线bx-ay=0的距离为,由点到直线的距离公式有=可得b=1,
所以双曲线C2的方程为-y2=1.
(2)易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+m,
代入-y2=1,消去y并整理得(1-3k2)x2-6kmx-3m2-3=0,要与C2相交于两点,
则应有
①,
设Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),则有:x1+x2=,x1·x2=-.
又·=x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2,
又·=-5,所以有[(1+k2)(-3m2-3)+6k2m2+m2(1-3k2)]=-5
整理得m2=1-9k2 ②,
将y=kx+m,代入+y2=1,消去y并整理得:(1+3k2)x2+6kmx+3m2-3=0,
要有两交点,则Δ=36k2m2-4(1+3k2)(3m2-3)>0 3k2+1>m2 ③
由①②③有:0<k2≤.
设M1(x3,y3)、M2(x4,y4),则有:
x3+x4=,x3·x4=.
所以|M1M2|=·
=·,
又m2=1-9k2,代入有:|M1M2|=·
|M1M2|=12,令t=k2,则t∈,
令f(t)= f′(t)=,又t∈,
所以f′(t)>0在t∈内恒成立,故函数f(t)在t∈内单调递增,
故f(t)∈,则有|M1M2|∈(0,].
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